MEMS中硅的深度湿法刻蚀研究.pdfVIP

( ) 第 29 卷第 3 期 湖北大学学报 自然科学版 Vol . 29 　No . 3 　 2007 年 9 月 J ournal of Hubei U niver sit y (Nat ural Science) Sep . , 2007 　 文章编号 : 1000 2375 (2007) 03 0255 03 MEMS 中硅的深度湿法刻蚀研究 张 凯, 顾豪爽, 胡 光, 叶 芸, 吴 　雯, 刘 　婵 (湖北大学 物理学与电子技术学院, 湖北 武汉 430062) 摘 　要 :探讨用于 M EM S 硅湿法刻蚀的刻蚀液浓度 、温度 、添加剂种类和浓度对刻蚀速率及表面粗糙度 的影响 ,优化得到最佳刻蚀条件 ,刻蚀速率较常用刻蚀条件时提高约 3 倍 ;用扫描电镜观察刻蚀后的表面形 貌 ,结果显示优化刻蚀条件下硅表面粗糙度得到极大的改善. 以优化的刻蚀条件进行深度刻蚀 ,蚀刻出深达 μ 236 m 的窗口, 图形完整 ,各向异性良好. 　　关键词 :微机电系统 ; 湿法刻蚀 ; 深度刻蚀 ; 刻蚀速率 ; 表面粗糙度 　　中图分类号 : TN405 　　文献标志码 :A ( ) 随着电子元器件的小型化发展 ,微机电系统 M EM S 已成为制作微机械 、传感器 、控制电路等微器 件及其集成于芯片的关键技术. 由于芯片的集成和制造多以硅为基体 ,作为硅基体加工中关键技术的硅 ( ) 深度湿法刻蚀被广泛应用于实际生产中 ,利用它可制作薄膜腔声谐振器 FBA R 的空腔 、半导体激光器 的谐振腔等硅微机械结构[ 1 ,2 ] . 硅的刻蚀质量 ,包括刻蚀的各向异性 、速率和表面平整度 ,受诸多因素的 影响 ,如 :腐蚀液的浓度 、温度和各种添加剂等[ 3 ,4 ] . 本文对硅湿法刻蚀中可能存在的众多影响因素作了 详细的探讨 ,综合得到了最佳工艺条件 ,其结果可直接应用于 M EM S 工艺生产中. 1 　实验 ( ) ( 采用 p 型 100 双面抛光硅片 ,用标准 RCA 工艺对其清洗 ,然后两面都用 P ECVD 沉积 Si N 100 3 4 nm) / SiO2 ( 100 nm) 作为掩膜层. 利用光刻工艺制作出一系列的方孔图形 , 以 C H F3 和 O2 的混合气体 ( ) R IE 反应离子刻蚀 方孔中的 Si N / SiO ,暴露出 Si 表面 ,形成待蚀刻窗口. 3 4 2 实验中加热的温度为 70～100 ℃,温控误差 ±1 ℃; KO H 溶液浓度的质量分数为 20 % (wt ) ～50 % (wt ) . 为研究添加剂对刻蚀质量的影响 ,进行了添加不同质量分数的表面活性剂 SD SS (0